环状河道二维浅水流动的全隐数值求解方法

基于通用河网二维水流模式,采用全隐式矩阵追赶与回代技术,提出了环状河道单元二维数值模拟的通用模型。该模型仿照一维河网的建模方法,通过建立节点水位方程组,能方便地实现全流域二维河网或者一二维河网的隐式耦合求解。通过对长江下游南京八卦洲段分汊河道的数值模拟,表明该方法精度较高,切实有效,能满足实际工程的需要。     

胶-辽-吉带构造属性与演化阶段新划分: 胶北变质辉长岩的启示

祥山和于埠变质辉长岩是胶北地块上古元古代变质镁铁质岩石的典型代表,辉长岩侵入古元古代荆山群野头组,产有"祥山式"岩浆熔离型铁矿,成矿的专属性指示辉长岩属于层状侵入体类型,形成于大陆伸展构造背景。在祥山变质辉长岩中获得了1851±9Ma的变质年龄,在于埠变质辉长岩中获得了2052±23Ma的锆石U-Pb成岩年龄和1834±5Ma的变质年龄。~2.05Ga的岩浆结晶锆石的εHf（t）值均为正值（+1.87~+3.64）,一阶段Hf模式年龄（tDM）为2292~2381Ma（平均为2327Ma）,指示于埠变质辉长岩源自古元古代中期的亏损地幔。于埠变质辉长岩的成岩年龄制约了荆山群野头组的沉积上限,荆山群中至少有一部分形成于2.2~2.05Ga之间,沉积于大陆裂谷-稳定大陆边缘的构造环境。祥山和于埠变质辉长岩中有少量斜长花岗岩与之伴生,这些斜长花岗岩具有类似于大洋斜长花岗岩的岩石特征,低K、Ti、Sr,高Na、Yb,形成于低压背景;从斜长花岗岩中获得了1848±8Ma和1873±5Ma的锆石U-Pb年龄,斜长花岗岩中的锆石Th/U比值较低（0.01~0.29）,具有初始熔体中结晶锆石特征。结合斜长花岗岩的地球化学特征,推测它们是辉长岩部分熔融的产物,并指示~1.87Ga已由挤压构造体制转变为伸展构造体制。综合前人研究成果,胶北地块已识别出2.18~2.15Ga、~2.10Ga、~2.05Ga的三期双峰式岩浆岩构造组合,指示2.2~2.05Ga期间总体为伸展构造背景。因此建议胶-辽-吉活动带的形成演化过程划分为两个阶段,早期为大陆裂解-稳定陆缘演化阶段（2.2~2.0Ga）,沉积了巨量的陆缘碎屑岩-碳酸盐岩建造;晚期为俯冲-碰撞造山阶段（2.0~1.85Ga）,胶-辽-吉活动带褶皱造山。     

地震作用下顺倾多弱层岩质边坡动力响应

抚顺西露天矿由于长期开采造成地底岩层出露,形成众多顺倾多弱层岩质边坡。鉴于目前对于地震作用下顺倾多弱层岩质边坡的研究较少,选择抚顺西露天矿南帮E1000处顺倾多弱层岩质边坡,分析地震作用下多弱层对边坡动力响应的影响。利用有限差分软件对边坡进行数值建模,分析真实地震动作用下边坡不同弱层的动力响应变化规律,并将双弱层、单一弱层和无弱层四种情况进行对比,发现不同弱层的动力响应和对边坡的影响程度不同,位于边坡下部的弱层无高程放大效应但对边坡起主导作用,与坡面共线的弱层存在趋表放大效应和高程放大效应但对边坡无明显影响。双向地震动对顺倾多弱层边坡的弱层和坡面放大效应不受影响,Z（垂直）方向的加速度和速度显著增加,双向地震动作用下边坡的速度分布差异明显,但位移分布无显著变化。地震作用下顺倾多弱层边坡的动力响应规律与弱层的分布位置和作用机理有关,在边坡的防护和治理过程中应充分考虑弱层对边坡的影响。     

南岭万洋山加里东期花岗岩地球化学特征、成因与构造意义

万洋山岩体位于湘赣两省交界地带,为加里东期多阶段岩浆活动的复式岩体,其主要岩石类型有英云闪长岩、花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩,以黑云母二长花岗岩分布面积最广.岩石样品SiO2含量为63.94~74.8 wt%,ALK含量为5.89~7.88 wt%,属高钾钙碱性系列.A/CNK=0.99~1.23,涵盖准铝质到强过铝质.微量元素富集Rb、K、Th、U,相对亏损Sr、P、Ti,ΣREE=19.0~274.6μg/g,(La/Yb)N=0.93~14.74,δEu=0.13~0.72.岩体源区成分不均一,包含变质玄武岩、变质杂砂岩和变质泥质岩石.综合前人研究,将英云闪长岩、花岗闪长岩划入HSS型花岗岩,黑云母二长花岗岩划入HS型花岗岩,二云母二长花岗岩划入S型花岗岩.基于上述岩石成因并结合区域构造演化过程,推断万洋山岩体形成于华南加里东造山带从挤压向伸展转换阶段,南北两条断层控制了岩体的上升通道和就位空间.     

基于国土空间自然适宜性的三类空间划分方法——以湖南省为例

为满足国土空间规划的需求,从自然条件、管理制度构建了建设用地、耕地适宜性评价的禁止性指标和限制性指标。评价中,首先定性分析区域内具体指标对农业、建设等不同功能的限制性,对生态极重要或极敏感区、水域等禁止性指标"一票否决",然后设定不同的指标等级分值、权重,进行综合打分,限制性指标以分值（0~100,分数越高,表示限制性越低,适宜性越高）和权重对国土空间开发适宜性进行限制。结合生态重要性和敏感性评价,以GIS技术为基础,比较同一地块生态、农业、建设适宜性等级,按三者中等级最高的确定空间类型,如果适宜性等级相同,则根据地块的具体资源环境属性、土地利用现状确定空间类型,结合生态系统完整性、农业现代化需求等调整优化生态、农业、建设三类空间。以湖南省为例进行了实证研究,划分建设开发空间20.22%,农业开发空间30.3%,生态保护空间49.48%。     

西昌市泸山地区典型火后泥石流特征与成因机制研究——以响水沟左岸3#支沟为例

2020年3月30日,四川省凉山州西昌市经久乡发生森林大火,山火燃烧后形成的山火灰和烧焦土体在强降雨作用下极易启动形成泥石流,给西昌市泸山、琼海景区生态环境及当地百姓生命财产安全带来潜在地质灾害风险.以西昌市安哈镇响水沟左岸3#支沟为例,采用野外调查、无人机航拍、地球物理探测、现场及室内实验等手段,对2020年5月1日该沟发生的火后泥石流流体特征、动力学参数及成因机制等开展研究,系统分析了山火及降雨过程对该次火后泥石流形成的影响机制.该成果可为系统认识西昌泸山"3·30"山火地区火后泥石流的运动特征、物源规模、激发雨量及其发展趋势研判提供科学参考.     

华北克拉通中元古代岩浆事件群

中元古代(1800~1000 Ma)时期,华北克拉通发育多期与哥伦比亚超大陆裂解有关的岩浆事件群.本文结合区域地质特征、地球化学特点、沉积演化序列,讨论了各期裂解事件群的性质及特点,论述了华北克拉通中元古代时期岩浆事件群的大地构造意义.华北克拉通中元古代时期岩浆事件群具有幕式裂解的特点,约1.80~1.77 Ga岩浆事件群标志着华北克拉通的初始裂解,在这之后三大裂陷槽逐步打开,1.72~1.67 Ga,1.63~1.62 Ga岩浆事件群则是华北克拉通在中元古代早期持续裂解的具体体现,他们代表了哥伦比亚超大陆早期裂解的岩浆事件记录,而1.33~1.30 Ga期间以及1.23~1.20 Ga的岩浆事件则可能代表了哥伦比亚超大陆的晚期裂解事件.这些具有全球构造对比意义的岩浆事件群及高于庄组宏观化石生物群、中元古代时期氧化事件的出现,对一些学者提出的18亿~8亿年间"地球表面持续低氧"、"地球枯燥的10亿年"的认识增添了活力.     

砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的模型试验和计算研究

针对浅埋盾构隧道开挖渗流对开挖面支护压力和地层失稳模式的影响问题,考虑盾构机开挖仓渣土孔隙水压力和面板及开口率的作用,设计制作了水下地层浅埋盾构隧道的开挖渗流模型并建立了附近地层沉降的量测采集系统。在不同的稳态渗流条件下,逐渐加大盾构隧道开挖仓的进土量,量测开挖面水土压力和孔隙水压力以及附近地层沉降,并配合进行了数值模拟和极限平衡计算分析。研究发现:开挖面有效土压力随开挖体积损失的增加而降低,达到极限值后保持不变;维持开挖面稳定的必要支护压力与可以容许的地层失稳范围有关,开挖面的极限有效土压力与地层的极限失稳范围相对应,是最小的必要支护压力。渗流会使开挖面的极限有效土压力增大,与开挖面-地表之间的水头差大致呈线性关系。渗流会使开挖面前方地层的极限失稳范围增大,但对后方地层极限失稳范围的影响不大;对于开挖面-地表相对水头差较小(小于或等于0.33)的情况,渗流主要起到增大地层沉降量的作用,地层的极限失稳范围只是略有增大;对于相对水头差较大(大于0.33并小于1.00)的情况,渗流主要起到增大地层极限失稳范围的作用,而地层最大沉降量有所减小;对于相对水头差很大(大于或等于1.00)的情况,...     

膨润土加砂混合物干燥收缩特征及缩裂机制研究

膨润土加砂混合物作为核废料储存库缓冲材料,在库内高温高吸力条件下易干燥收缩,对工程安全运营有着重要影响,研究其收缩特性具有实际意义。以砂-膨润土混合物的饱和压实样为研究对象,采用自制恒温箱控制其收缩进程,分析含砂量及干密度对混合物收缩特性的影响。研究结果表明:干燥―收缩过程水分蒸发可分为减速阶段与残余阶段。减速阶段内水分迁出受控于干密度,而最终残余含水率主要受膨润土含量的影响。增加初始干密度和降低膨润土含量可使混合物变形协调,减少收缩变形的各向异性。膨润土含量M和初始干密度ρ是影响干燥―收缩过程的重要物理量,与Cornelis收缩模型中的拟合参数及最终孔隙比e₀具有很好的相关性。同等干密度条件下,随膨润土含量降低,压实膨-砂混合样的微观结构形态趋于致密化的趋势,从而有效地抑制了干燥收缩过程中裂隙发育与演化程度。     

裂隙岩体中非饱和渗流与运移的概念模型及数值模拟

探讨了裂隙岩体中非饱和地下水渗流与溶质运移的几种概念模型的构造及数值模拟问题 ,如裂隙网络模型、连续体模型、等效连续体模型、双孔隙度 (单渗透率 )模型、双渗透率模型、多组份连续体模型等。在裂隙岩体中 ,非饱和地下水的渗流可能只局限于岩体中的岩石组份、或裂隙网络 ,也可能在裂隙和岩石中同时发生 ;对前一种情形只需考虑单一连续体中的流动 ,而后一种情况则需要包括地下水在岩石和裂隙之间的交换。岩体中的裂隙网络往往是溶质运移的主要通道 ;但当溶质在裂隙与岩石之间的渗透和扩散是重要的运移机制时 ,就需要考虑岩石与裂隙界面处的溶质交换。为了模拟岩石与裂隙之间地下水和溶质的交换 ,就需要了解岩石与裂隙之间相互作用的模式和范围 ,使得这类问题的概念模型较单一连续体模型多了一层不确定性、其数值模拟也变得更为困难。因为在实际问题中不易、甚至根本不能判别非饱和渗流的实际形态 ,具体采用哪种模型主要取决于分析的目的和对现场数据的掌握程度。不论哪种模型都会受到模型及参数不确定性的影响 ,因此必须考虑与其他辅助模型的比较.